Rodanaza i transferaza siarkowa 3-merkaptopirogronianu - enzymy pokrewne ewolucyjnie

Abstrakt

Endogenne związki siarki odgrywają ważną rolę w przebiegu wielu fizjologicznych procesów w organizmie, takich jak: stabilizacja struktury białek, regulacja aktywności enzymów oraz udział w procesach utleniania i redukcji (glutation, tioredoksyna). Transferazy siarkowe: rodanaza (transferaza siarkowa tiosiarczanu, EC 2.8.1.1) i transferaza siarkowa 3-merkaptopirogronianu (MPST, EC 2.8.1.2) są szeroko rozpowszechnionymi enzymami w świecie organizmów prokariotycznych i eukariotycznych. W komórkach ssaków MPST występuje w cytoplazmie i mitochondriach, zaś rodanaza głównie w mitochondriach. W przypadku niższych kręgowców takich jak: płazy, gady i ryby jej aktywność stwierdzono również w cytozolu. Rodanaza przenosi atomy siarki z anionowych donorów (związki zawierające siarkę sulfanową) na różne nukleofilowe akceptory. MPST katalizuje przeniesienie atomu siarki z 3-merkaptopirogronianu na nukleofilowe akceptory wytwarzając związki zawierające atomy siarki sulfanowej (jak np.: tiosiarczan) lub uwalnia ją w postaci siarkowodoru. Rodanaza i MPST są enzymami pokrewnymi ewolucyjnie. Świadczą o tym podobieństwa w strukturze genów, struktura trzeciorzędowej obydwu białek oraz strukturze miejsca aktywnego. Masy cząsteczkowe obydwu enzymów są podobne - około 33 kDa. Ponadto, enzymy te mają podobne właściwości fizykochemiczne i katalityczne. Aktywność katalityczna obydwu zaangażowanych w przemiany L-cysteiny enzymów zależna jest od reszty cysteinowej centrum aktywnego. Podczas katalizy enzymy te oscylują pomiędzy dwoma stabilnymi stanami: niezwiązanym z atomem siarki i związanym z dwuwartościowym atomem siarki z utworzeniem nadsiarczku z grupą tiolową miejsca aktywnego. Związki chemiczne zanieczyszczające środowisko i ksenobiotyki mogą łączyć się z grupami -SH tych enzymów obniżając ich aktywność i zmieniając poziom siarki sulfanowej - produktu desulfuracji L-cysteiny. Cysteina miejsca aktywnego enzymów tiolowych może uczestniczyć w procesach utlenienia i redukcji; MPST i rodanaza mogą funkcjonować jako miejscowe białkowe przeciwutleniacze. Reaktywne formy tlenu modyfikujące białka sygnałowe i/lub czynniki transkrypcyjne mogą wpływać na ekspresję genów, w tym również genu dla rodanazy, co ze względu na potencjalne terapeutyczne efekty może być interesujące z punktu widzenia medycyny molekularnej.